本书依托港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道建设，介绍了深插钢圆筒快速筑岛技术、地基基础沉降机理及控制成套技术等13项创新技术在港珠澳大桥岛隧工程中的成功应用，内容涉及人工岛的建设和沉管隧道的基础沉降、回淤、沉管制作、安放等，施工过程中攻克了一系列外海沉管隧道建设的关键技术问题，形成了沉管隧道大型化、工厂化、装配化、智能化的工程理论与成套技术。
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前言
第1章 外海深插钢圆筒快速筑岛技术 1
1.1 研究目的和意义 1
1.1.1 研究目的 4
1.1.2 研究意义 4
1.2 国内外研究概况 4
1.2.1 筑岛方案研究概况 4
1.2.2 插入式钢圆筒筑岛技术国内外研究概况 5
1.3 研究内容与技术方案 9
1.3.1 研究内容与关键技术 9
1.3.2 总体技术方案 10
1.3.3 关键技术解决途径 11
1.3.4 实施过程 12
1.3.5 实施效果 33
1.4 研究成果 37
1.5 研究结论 38
第2章 外海深厚软土沉管隧道地基基础沉降机理及控制成套技术 40
2.1 研究目的、意义和技术难点 40
2.1.1 研究目的 41
2.1.2 研究意义 41
2.1.3 技术难点 42
2.2 国内外研究概况 43
2.2.1 沉管隧道沉降控制方案研究概况 43
2.2.2 沉管隧道地基基础沉降控制技术研究概况 44
2.3 研究内容与技术方案 49
2.3.1 研究目标与技术指标 49
2.3.2 主要研究内容与关键技术 50
2.3.3 关键技术实施过程与效果 52
2.4 研究成果及其水平 68
2.4.1 研究成果 68
2.4.2 技术创新点 75
2.4.3 研究成果水平及其先进性 76
2.5 研究结论 76
第3章 先铺碎石基床纳淤机理、设计方法及回淤控制技术 79
3.1 研究目的和意义 79
3.1.1 研究目的 79
3.1.2 研究意义 79
3.2 工程概况 80
3.2.1 沉管隧道基础结构 80
3.2.2 沉管基础施工方法 81
3.2.3 港珠澳大桥沉管隧道回淤问题 83
3.3 国内外研究概况 83
3.3.1 先铺碎石基床纳淤设计应用 83
3.3.2 泥沙数值预报 84
3.3.3 多波束测深技术 85
3.3.4 清淤技术和装备 86
3.4 研究内容与技术方案 88
3.4.1 研究目标与技术指标 88
3.4.2 主要研究内容与关键技术 89
3.4.3 总体技术方案及实施过程与效果 90
3.5 关键技术解决途径及其实施过程与效果 93
3.5.1 先铺碎石基床纳淤机理试验研究 93
3.5.2 先铺碎石基床纳淤设计研究和应用 99
3.5.3 小区域精细化回淤预报关键技术开发和应用 105
3.5.4 高精度多波束回淤监测关键技术研究和应用 113
3.5.5 外海深水碎石基床面清淤关键技术及装备开发 124
3.6 研究成果 135
3.7 研究结论 135
第4章 港珠澳大桥沉管隧道基床回淤监测及预警预报系统 137
4.1 研究目的和意义 137
4.1.1 研究目的 137
4.1.2 研究意义 137
4.2 国内外深基槽泥沙淤积预报现状及存在的问题 138
4.3 研究内容及技术路线 140
4.3.1 研究内容 140
4.3.2 研究难点 140
4.3.3 研究技术路线 141
4.4 研究成果 142
4.4.1 基槽附近水沙环境及滩槽演变 142
4.4.2 采砂活动对深基槽基床回淤影响分析研究 145
4.4.3 基槽回淤多因素复合型回淤预报模型系统建立 152
4.4.4 E15～E33管节基床泥沙淤积预警预报过程 166
4.4.5 减淤措施研究 173
4.5 研究成果 176
4.6 研究结论 178
第5章 工厂法沉管预制厂建设关键技术 179
5.1 沉管预制方法研究现状 179
5.2 预制方案及特点 179
5.2.1 预制方案 179
5.2.2 工程特点 180
5.2.3 工程难点及问题 181
5.2.4 主要研究内容 182
5.3 桂山沉管预制工厂总平面布置研究 182
5.3.1 总平面布置研究的目标 182
5.3.2 现有地形地质分析 183
5.3.3 平面布置指导思想 184
5.3.4 总平面方案的研究和演变过程 185
5.3.5 总平面布置 188
5.3.6 总结与评价 190
5.4 沉管预制钢结构厂房关键技术研究 191
5.4.1 基本概况 191
5.4.2 研究目的和意义 192
5.4.3 关键技术研究 193
5.5 沉管预制厂水工结构关键技术研究 205
5.5.1 沉管预制厂水工结构基本概况 205
5.5.2 深浅坞拦水坝止水关键技术研究 208
5.5.3 浅坞钢闸门关键技术研究 214
5.5.4 深坞坞口及浮坞门关键技术研究 220
5.6 效益及推广应用前景 234
5.6.1 经济效益和社会效益 234
5.6.2 推广应用前景 235
第6章 工厂法沉管预制关键技术 236
6.1 研究目标和关键技术 236
6.1.1 研究目标 236
6.1.2 关键技术 236
6.2 沉管国内外发展概况 237
6.3 关键技术研究与应用 237
6.3.1 沉管预制总工艺 237
6.3.2 足尺模型试验 243
6.3.3 钢筋笼全断面绑扎工厂法流水线生产技术 244
6.3.4 全断面浇筑液压模板设计 253
6.3.5 全断面一次浇筑成型技术 255
6.3.6 沉管混凝土温控技术 256
6.3.7 管节顶推施工技术 261
6.3.8 工厂法沉管预制线形控制关键技术 268
6.4 研究成果及其水平 272
6.4.1 主要创新成果 272
6.4.2 技术水平 272
6.5 研究结论 272
第7章 深埋沉管隧道半刚性管节结构体系 273
7.1 研究目的和意义 273
7.1.1 研究目的 273
7.1.2 研究意义 274
7.2 国内外研究概况 276
7.2.1 深埋沉管隧道半刚性管节结构体系技术研究概况 276
7.2.2 沉管接头支座技术现状 281
7.2.3 预应力技术发展概况 283
7.3 研究内容与技术方案 284
7.3.1 研究内容与关键技术 284
7.3.2 总体技术方案 286
7.3.3 关键技术解决途径 294
7.3.4 实施过程和效果 294
7.4 研究成果及其水平 312
7.4.1 技术创新点 312
7.4.2 创新成果水平及其先进性 313
7.5 研究结论 313
7.5.1 深埋沉管半刚性管节结构机理研究 314
7.5.2 半刚性管节结构体系设计方法 314
7.5.3 沉管管节接头记忆支座研发 315
7.5.4 部分无黏结纵向预应力结构研发与应用 316
第8章 外海深水超大沉管安装成套技术及装备 317
8.1 研究目的和意义 317
8.1.1 研究目的 317
8.1.2 研究意义 317
8.2 国内外研究概况 317
8.2.1 浮运数字化指挥导航系统研究现状 318
8.2.2 沉管锚泊定位技术发展现状 319
8.2.3 沉管高精度无人沉放系统和装备发展现状 319
8.2.4 沉管水下精调系统技术发展现状 320
8.3 技术指标 320
8.4 研究内容与关键技术 321
8.4.1 外海超大沉管安装关键控制参数研究 321
8.4.2 沉管浮运数字化指挥导航系统开发与应用 324
8.4.3 外海超大沉管锚泊定位技术研发与应用 326
8.4.4 外海沉管高精度无人沉放系统研发 332
8.4.5 外海深水沉管沉放装备研发 338
8.4.6 外海深水超大沉管精调系统研发 344
8.5 研究成果 348
8.6 研究结论 350
第9章 外海超长沉管隧道安装免精调定位控制技术 352
9.1 研究目的和意义 352
9.1.1 研究目的 352
9.1.2 研究意义 352
9.2 国内外研究概况 352
9.2.1 沉管隧道线形控制 353
9.2.2 沉管安装定位 353
9.2.3 沉管安装控制 353
9.2.4 沉管隧道贯通测控 354
9.2.5 沉管安装测控风险管理 354
9.3 研究内容与技术方案 355
9.3.1 研究目标与技术指标 355
9.3.2 超长沉管隧道安装线形控制技术 357
9.3.3 外海深水沉管安装定位控制技术 365
9.3.4 外海超大型沉管免精调安装控制技术 380
9.3.5 超长沉管隧道高精度贯通测控方法 384
9.3.6 沉管安装测控风险管理体系及保障系统 393
9.4 技术创新点 396
9.5 经济效益、社会效益、环境效益和推广应用及前景 397
9.5.1 经济效益 397
9.5.2 社会效益 397
9.5.3 环境效益 398
9.5.4 推广应用及前景 398
第10章 外海沉管施工保障系统 400
10.1 研究目的和环境风险问题 400
10.1.1 研究目的 400
10.1.2 港珠澳大桥沉管环境风险问题 400
10.2 国内外研究概况 402
10.2.1 小区域长历时高精度作业窗口管理系统开发与应用 402
10.2.2 深基槽水流机理研究与分析 402
10.2.3 外海沉管安装对接窗口预报系统研发与应用 403
10.2.4 珠江口异常波监测预警系统研发与应用 403
10.2.5 外海深水超大沉管水下超低频微幅运动监测系统研发与应用 403
10.3 研究目标与技术指标 404
10.3.1 研究目标 404
10.3.2 主要技术指标 405
10.4 研究内容与关键技术 406
10.4.1 小区域长历时高精度作业窗口管理系统开发与应用 406
10.4.2 深基槽水流机理研究与分析 412
10.4.3 外海沉管安装对接窗口预报系统 421
10.4.4 珠江口异常波监测预警系统研发与应用 429
10.4.5 外海深水超大沉管水下超低频微幅运动监测系统 434
10.5 关键技术解决途径及其实施过程与效果 446
10.5.1 海洋环境实时监测技术 446
10.5.2 长历时天气预报技术 447
10.5.3 精细化数值预报技术 448
10.5.4 海流临近预报技术 449
10.5.5 异常波快速预警技术 450
10.5.6 水下超低频微幅运动监测技术 452
10.6 研究成果及创新点 453
10.6.1 研究成果 453
10.6.2 主要技术创新点 454
10.7 研究结论 455
第11章 外海超长沉管隧道施工全过程监控体系关键技术 456
11.1 研究目的和技术难点 456
11.1.1 研究目的 456
11.1.2 技术难点 457
11.2 研究现状和研究内容 457
11.2.1 研究现状 457
11.2.2 研究内容 459
11.2.3 沉管基槽 459
11.3 外海超长沉管隧道基础施工监控技术研究 460
11.3.1 基槽边坡回淤沉积物性状及稳定性研究 460
11.3.2 隧道基床回淤沉积物厚度控制研究 465
11.3.3 沉管隧道基础施工监控流程研究 471
11.4 外海超长沉管结构及防水安全施工风险控制 477
11.4.1 风险点识别及监控内容研究 477
11.4.2 施工全过程监控体系建立 479
11.4.3 沉管结构及防水施工现场监测方案 481
11.4.4 外海超长沉管结构及防水施工现场监测数据分析 488
11.5 超长沉管隧道安装线形监控管理研究 496
11.5.1 设计参数复核 497
11.5.2 线形预控 498
11.5.3 线形拟合 501
11.5.4 线形调整 504
11.5.5 安装结果评估 504
11.6 研究成果、技术创新点及研究效益 505
11.6.1 主要研究成果 505
11.6.2 主要技术创新点 507
11.6.3 研究效益 507
第12章 沉管隧道可逆式主动止水最终接头 509
12.1 研究目标与技术指标 509
12.2 国内外研究概况 511
12.2.1 最终接头技术研究概况 511
12.2.2 钢壳混凝土三明治结构发展概况 517
12.2.3 沉管对接形态控制技术发展概况 522
12.2.4 沉管后注浆基础研究概况 527
12.3 研究内容与关键技术 530
12.3.1 整体式主动止水最终接头机制 530
12.3.2 整体式主动止水最终接头设计方法 530
12.3.3 整体式主动止水最终接头制造关键技术研究与应用 531
12.3.4 外海深水超长沉管龙口形态控制技术 532
12.3.5 整体式主动止水最终接头安装关键技术 532
12.3.6 沉管体外后注浆基础成套技术研究与应用 533
12.4 关键技术解决途径及实施过程与效果 534
12.4.1 关键技术解决途径 534
12.4.2 实施过程和效果 534
12.5 主要成果及创新点 563
12.5.1 整体式主动止水最终接头机制研究 563
12.5.2 整体式主动止水最终接头设计方法研究 564
12.5.3 整体式主动止水最终接头制造关键技术研究与应用 564
12.5.4 外海超长沉管龙口形态控制技术研究 564
12.5.5 整体式主动止水最终接头安装关键技术研究 565
12.5.6 沉管体外后注浆基础成套技术研究 565
12.6 效益 565
12.6.1 经济效益 566
12.6.2 社会效益 566
12.6.3 环境效益 566
第13章 宽海域跨海工程精密高程测控关键技术 568
13.1 研究目的和意义 568
13.1.1 研究目的 568
13.1.2 研究意义 568
13.2 国内外研究概况 569
13.2.1 宽海域高程传递 569
13.2.2 似大地水准面精化 570
13.2.3 声呐测量 571
13.3 研究目标、内容与总体技术方案 571
13.3.1 研究目标、内容与关键技术 571
13.3.2 总体技术方案 574
13.4 关键技术解决途径及其实施过程与效果 585
13.4.1 长距离跨海高程传递组合方案体系 586
13.4.2 毫米级似大地水准面的建立 590
13.4.3 外海深水高精度高程传递技术 597
13.4.4 港珠澳大桥GNSS数据处理系统 606
13.5 研究成果、技术创新点及其水平 611
13.4.1 主要研究成果 611
13.5.2 主要技术创新点 612
13.5.3 研究成果水平及其先进性 612
13.6 研究结论 613
参考文献 614
彩图
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